專利名稱：一種超高固含量的石蠟乳液及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種利用納米粒子協同穩定的超高固含量石蠟乳液及其制備方法。
背景技術：
石蠟乳狀液在使用時無需熔融或溶解，具有抗酸，抗堿，耐硬水等優良性能，并具備安全、高效、經濟方便等優點。廣泛應用在各行業中，如在人造板行業中用作防水劑；建筑行業上用作鋼筋混凝土的固化劑；造紙工業上用作紙漿施膠劑；橡膠、塑料行業作脫模劑等。市場上現有石蠟乳液固含量一般在50%以內，其基本上是由小分子表面活性劑起穩定作用形成的，這導致了現有石蠟乳液的性能并不完善，還存在一些問題，如石蠟乳狀液穩定性不好、固含量低、粘度大，小分子表面活性劑用量大、有毒性、易起泡，對材料性能有負面影響等。
發明內容
本發明的目的在于提供一種固含量高、穩定性強、粘度低，且小分子表面活性劑用量少、起泡率低、毒性小的利用納米粒子協同穩定的超高固含量石蠟乳液及其制備方法。本發明的超高固含量的石蠟乳液，其是由下述重量配比的組分組成
水30% 40% ；
石臘54% 65% ；
乳化劑2% 3% ；
雙親性納米粒子0. 59Tl% ；
聚乙烯醇或羥乙基纖維素 19T2% ；
所述乳化劑為脂肪醇聚氧乙烯醚和/或甘油脂肪酸酯；所述雙親性納米粒子為采用硅烷偶聯劑或C12-C22的飽和脂肪酸進行表面疏水改性的納米二氧化硅或納米氮化硅。所述硅烷偶聯劑為KH570、KH560或KH550。所述飽和脂肪酸為十六酸、十八酸或二十酸。所述聚乙烯醇聚合度在1700 2600之間，醇解度在80% 99%之間。所述改性納米二氧化硅或改性納米氮化硅的三相接觸角為60°、0°。本發明中的水作為連續相；石蠟作為分散相；乳化劑為小分子的表面活性劑，主要起乳化作用；雙親性納米粒子為改性的雙親性納米二氧化硅或改性的雙親性納米氮化硅，其是采用液相原位表面修飾技術，以疏水改性劑如硅烷偶聯劑、脂肪酸等對納米二氧化硅或納米氮化硅進行表面疏水改性，改性后納米粒子兼具親水性和親油性，三相接觸角范圍為60°、0° ;改性方法可參見《中國粉體工業》中的“納米Si_3N_4陶瓷粉末的表面改 性與應用” 一文。本發明中所述石蠟可以為全精煉石蠟、半精煉石蠟，優選為半精煉石蠟包括56#半精煉石蠟、58#半精煉石蠟等。本發明中所述脂肪醇聚氧乙烯醚又名平平加0，屬于非離子型表面活性劑，包括平平加0-8，平平加0-9，平平加0-10，平平加0-15，平平加0-20，平平加0_25，平平加0_35，平平加0-35等。所述甘油脂肪酸酯包括甘油單油酸酯、甘油單硬脂酸酯等。本發明所述超高固含量石蠟乳液的制備方法，包括下述步驟
a).將石蠟在反應釜中攪拌熔化，記為組份A；
b).取1/3配方量的水，將雙親性納米粒子溶于其中，配制成分散液，記為組份B;
c).將聚乙烯醇溶解于1/3配方量的水中，配制成溶液，再將其與組份B混合，得組份
C ； d).待反應釜中組分A完全融化并形成透明液體后，向反應釜中加入乳化劑，記為組份
D ；
e).向組份D中加入1/3配方量的水，攪拌分散均勻，記為組分E；
f).將組份C加入到組份E中，攪拌分散均勻，得乳液；
g).將乳液轉移至冷卻釜，攪拌降溫至30°C以下出料即可。所述步驟d)和f)中，混合反應溫度保持在75 85°C之間。所述步驟b)、c)和e)中，配方水的溫度為75 85°C。所述石蠟的熔化溫度可以為9(T95°C。本發明所述石蠟乳狀液主要作為人造板防水劑使用，固含量的增加，有利于提高施蠟效果，同時也利于儲運。本發明通過添加改性的雙親性納米粒子和高分子穩定劑，與小分子表面活性劑協同穩定石蠟乳狀液，制備出了固體石蠟的Pickering乳狀液，固含量可高達50_65%。其機理為選擇合適的表面改性劑對納米粒子進行改性，使得納米粒子表面具備適當的親水親油性，利用改性后的納米粒子的界面自組裝效應可吸附在分散相和連續相的界面形成保護層，抑制乳液液滴之間的聚并，達到有效穩定乳液的作用；加入的高分子穩定劑與雙親性納米粒子間通過靜電力，可起到協同效應，提高乳化效果。目前已有文獻報道利用固體粒子氫 氧化鎂鋁乳化液體石蠟，但未見利用改性的納米粒子和高分子穩定劑協同穩定作用乳化固體石蠟制備超高固含量石蠟乳液(固含量為50-65%)。本發明通過添加改性的雙親性納米粒子和高分子穩定劑，與小分子表面活性劑一起協同穩定石蠟乳狀液，提高了石蠟乳狀液的固含量、增強了穩定性、降低了粘度，減少了小分子表面活性劑用量、起泡率和毒性。本產品作為人造板防水劑使用，可明顯提高施蠟效果，同時也利于石蠟乳液的儲運。本發明通過添加雙親性納米粒子和高分子穩定劑，與小分子表面活性劑一起協同穩定超高濃度的石蠟乳狀液，能達到以下效果
I、提高了石蠟乳狀液的固含量本發明所述乳液，固含量在50%飛5%之間。2、增強了石蠟乳狀液的穩定性本發明所述乳液，靜置3個月不分層，在3000轉每分鐘轉速下離心15分鐘不分層，在5000轉每分鐘轉速下剪切10分鐘不破乳，而現常使用的石蠟乳液通常靜置I周即出現分層，離心30分鐘出現部分分層。3、降低了石蠟乳狀液的粘度本發明所述乳液，常溫下乳液的表觀粘度為200 350mPa s,低于現常使用的石臘乳液的粘度。4、減少了小分子表面活性劑即乳化劑的用量本發明所述乳液，小分子表面活性劑用量占乳液總量的質量分數為29T3%。
具體實施例方式實施例I
100重量份的石蠟乳液中含40份水，55份56#半精煉石蠟，I. 8份平平加0_20，I. 2份甘油單油酸酯，I份KH570改性納米氮化硅(三相接觸角為78° 10° )，1份聚乙烯醇17-88。上述石蠟乳液的制備方法如下
a).將上述配比量的56#半精煉石蠟在反應釜中于9(T95°C攪拌熔化，記為組份A;
b).取1/3配方量的80°C水，將KH570改性納米氮化硅溶于其中，配制成分散液，記為組份B ；
c).將聚乙烯醇17-88溶解于1/3配方量的80°C水中，配制成溶液，再將其與組份B混合，得組份C ;
d).待反應釜中組分A完全融化并形成透明液體后，保持反應釜溫度8(T85°C，向反應釜中加入乳化劑平平加0-20和甘油單油酸酯，記為組份D ；
e).向組份D中加入1/3配方量的80°C水，分散速率為800轉/分鐘下攪拌分散均勻，記為組分E ；
f ).將組份C加入到組份E中，保持反應釜溫度8(T85°C，分散速率為800轉/分鐘下攪拌分散均勻，得乳液；
g).將乳液轉移至冷卻釜，攪拌降溫至30°C以下出料即制得石蠟乳狀液其固含量為55%，常溫下乳液的表觀粘度為210 230mPa S。實施例2
100重量份的石蠟乳液中含35份水，60份56#半精煉石蠟，I. 8份平平加0_25，I. 2份甘油單硬脂酸酯，I份十八酸改性納米氮化硅(三相接觸角為70° 75° )，I份聚乙烯醇17-88。制備方法同實施例1，制得石蠟乳狀液固含量為60%，常溫下乳液的表觀粘度為220 250mPa S。實施例3
100重量份的石蠟乳液中含30份水，65份56#半精煉石蠟，I. 8份平平加0_25，I. 2份甘油單油酸酯，0.5份KH570改性納米二氧化硅(三相接觸角為81° 85° )，I. 5份羥乙基
纖維素。
制備方法同實施例1，制得石蠟乳狀液固含量為60%，常溫下乳液的表觀粘度為290 320mPa S。實施例4
100重量份的石蠟乳液中含35份水，60份56#半精煉石蠟，I. 8份平平加0_25，I. 2份甘油單硬脂酸酯，I份KH570改性納米氮化硅(三相接觸角為70° 75° )，I份聚乙烯醇
24-88。制備方法同實施例1，制得石蠟乳狀液固含量為60%，常溫下乳液的表觀粘度為230 260mPa sD實施例5
100重量份的石蠟乳液中含30份水，65份56#半精煉石蠟，3份甘油單硬脂酸酯，0. 5份十八酸改性納米氮化硅(三相接觸角為70° 75。)，I. 5份聚乙烯醇19-99。制備方法同實施例1，制得石蠟乳狀液固含量為55%，常溫下乳液的表觀粘度為250 280mPa S。實施例6
100重量份的石蠟乳液中含30份水，65份56#半精煉石蠟，3份平平加0_35，0. 5份KH550改性納米二氧化硅(三相接觸角為81° 85° ),1.5份羥乙基纖維素。制備方法同實施例1，制得石蠟乳狀液固含量為57%，常溫下乳液的表觀粘度為 230 250mPa S。
權利要求
1.一種超高固含量的石蠟乳液，其由下述重量配比的組分組成水30% 40% ；石臘54% 65% ；乳化劑2% 3% ；雙親性納米粒子O. 59Tl% ；聚乙烯醇或羥乙基纖維素 1°/Γ2% ；所述乳化劑為脂肪醇聚氧乙烯醚和/或甘油脂肪酸酯；所述雙親性納米粒子為采用硅烷偶聯劑或C12-C22的飽和脂肪酸進行表面疏水改性的納米二氧化硅或納米氮化硅。
2.如權利要求I所述的石蠟乳液，其特征在于所述硅烷偶聯劑為ΚΗ570或ΚΗ550。
3.如權利要求I所述的石蠟乳液，其特征在于所述飽和脂肪酸為十六酸或十八酸。
4.如權利要求I所述的石蠟乳液，其特征在于所述聚乙烯醇聚合度在170(Γ2600之間，醇解度在80% 99%之間。
5.權利要求1-4中任一項所述超高固含量石蠟乳液的制備方法，其特征在于包括下述步驟a).將石蠟在反應釜中攪拌熔化，記為組份A;b).取1/3配方量的水，將雙親性納米粒子溶于其中，配制成分散液，記為組份B；c).將聚乙烯醇溶解于1/3配方量的水中，配制成溶液，再將其與組份B混合，得組份C；d).待反應釜中組分A完全熔化并形成透明液體后，向反應釜中加入乳化劑，記為組份D ；e).向組份D中加入1/3配方量的水，攪拌分散均勻，記為組分E； f ).將組份C加入到組份E中，攪拌分散均勻，得乳液；g).將乳液轉移至冷卻釜，攪拌降溫至30°C以下出料即可。
6.權利要求5所述的制備方法，其特征在于步驟d)和f)中，混合反應溫度保持在 75 85°C之間。
7.權利要求5所述的制備方法，其特征在于步驟b)、c)和e)中，配方水的溫度為 75 85。。。
全文摘要
本發明公開了一種超高固含量的石蠟乳液，其由水30%~40%；石蠟54%~65%；乳化劑2%~3%；雙親性納米粒子0.5%~1%；聚乙烯醇或羥乙基纖維素1%~2%組成；所述乳化劑為脂肪醇聚氧乙烯醚和/或甘油脂肪酸酯；所述雙親性納米粒子為疏水改性的納米二氧化硅或納米氮化硅。本發明通過添加雙親性納米粒子和高分子穩定劑，與小分子表面活性劑一起協同穩定超高濃度的石蠟乳狀液，提高了石蠟乳狀液的固含量，增強了石蠟乳狀液的穩定性，降低了石蠟乳狀液的粘度本發明所述乳液，常溫下乳液的表觀粘度為200～350mPa·s，低于現常使用的石蠟乳液的粘度，減少了小分子表面活性劑即乳化劑的用量。
文檔編號C08K13/06GK102702755SQ201210204108
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月20日 優先權日2012年6月20日
發明者夏茹, 田建國, 郝家寶 申請人:滁州斯邁特復合材料有限公司